கருப்புக் கோட்பாடு – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்
1. 30°C வெப்பநிலையில் உள்ள 200 கிராம் நீரும், 90°C வெப்பநிலையில் உள்ள 100 கிராம் நீரும் கலக்கப்படுகின்றன. நீரின் தன்வெப்பம் = 1 கலோரி.கிராம் −1 °C −1 . கலவையின் இறுதி வெப்பநிலையைக் கண்டறியவும்!
அறியப்பட்டது :
நீரின் நிறை 2 (மீ 1 ) = 200 கிராம்
நீரின் வெப்பநிலை 1 (T 1 ) = 30 o C
நீரின் நிறை 2 (மீ 2 ) = 100 கிராம்
நீரின் வெப்பநிலை 2 (T 2 ) = 90 o C
நீரின் தன்வெப்பம் (c) = 1 cal.gram −1 °C −1
தேவை: இறுதி வெப்பநிலை
தீர்வு:
குளிர்ச்சியான நீரால் வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் (Q 2 ) = குளிர்ச்சியான நீரால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (Q 1 )
m 2 c (ΔT) = m 1 c (ΔT)
(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)
(100)(90 – T) = (200)(T – 30)
9000 – 100 டன் = 200 டன் – 6000
9000 + 6000 = 200 டன் + 100 டன்
15000 = 300T
T = 15000/300
T = 50 o C
2. 90 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 60 கிராம் பொருளும், 25 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 40 கிராம் நீரும் கலக்கப்படுகின்றன. கலவையின் இறுதி வெப்பநிலை என்ன? நீரின் தன்வெப்பம் = 1 cal.g⁻¹ . ° C⁻¹.
அறியப்பட்டது :
நீரின் நிறை 1 (மீ 1 ) = 60 கிராம்
நீரின் வெப்பநிலை 1 (T 1 ) = 90 o C
நீரின் நிறை 2 (மீ 2 ) = 40 கிராம்
நீரின் வெப்பநிலை 2 (T 2 ) = 25 o C
நீரின் தன்வெப்பம் (c) = 1 cal.g -1 . o C -1
தேவை: இறுதி வெப்பநிலை
தீர்வு:
குளிர்ச்சியான நீரால் வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் (Q 2 ) = குளிர்ச்சியான நீரால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (Q 1 )
m 1 c (ΔT) = m 2 c (ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60 டன் = 40 டன் – 1000
5400 + 1000 = 40 டன் + 60 டன்
6400 = 100T
T = 6400/100
T = 64 o C
3. ஒரு குறிப்பிட்ட கொள்கலனில், 0 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள M-கிராம் பனிக்கட்டி, 20 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 340-கிராம் நீரில் வைக்கப்படுகிறது . உருகுதலின் உள்ளுறை வெப்பம் (L ice ) = 80 cal g -1 , நீரின் தன்வெப்பம் (c water ) = 1 cal g -1 ° C -1 . பனிக்கட்டி முழுவதும் உருகி, வெப்பச் சமநிலை = 5 ° C ஆகிறது. பனிக்கட்டியின் நிறையைக் கண்டறியவும்.
அறியப்பட்டது :
நீரின் நிறை (m) = 340 கிராம்
பனிக்கட்டியின் வெப்பநிலை (T ice ) = 0 ° C
நீரின் வெப்பநிலை (T water ) = 20 ° C
வெப்பச் சமநிலை வெப்பநிலை (T) = 5 ° C
பனிக்கட்டியின் உருகுதல் உள்ளுறை வெப்பம் (L ice ) = 80 cal g -1
நீரின் தன்வெப்பம் (c water ) = 1 cal g -1 o C -1
தேவை: பனிக்கட்டித் திரள் (M)
தீர்வு:
நீரினால் வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் (Q 2 ) = பனிக்கட்டியால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (Q 1 )
m நீர் c நீர் (ΔT) = m பனிக்கட்டி L பனிக்கட்டி + m பனிக்கட்டி c நீர் (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85 மில்லியன்
M = 5100/85
M = 60 கிராம்
4. 100 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு தாமிரம், 30 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 128 கிராம் நீரில் வைக்கப்படுகிறது. நீரின் தன்வெப்பம் 1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹ மற்றும் தாமிரத்தின் தன்வெப்பம் 0.1 cal.g⁻¹°C⁻¹ ஆகும் . வெப்பச் சமநிலையின் வெப்பநிலை 36 ° C எனில், தாமிரத்தின் நிறை என்ன?
அறியப்பட்டது :
தாமிரத்தின் வெப்பநிலை (T 1 ) = 100 o C
தாமிரத்தின் தன்வெப்பம் (c 1 ) = 0.1 cal.g -1o C -1
நீரின் நிறை (மீ 2 ) = 128 கிராம்
நீரின் வெப்பநிலை (T 2 ) = 30 o C
நீரின் தன்வெப்பம் (c 2 ) = 1 cal.g -1o C -1
வெப்பச் சமநிலையின் வெப்பநிலை (T) = 36 ° C
தேவை : செம்பின் நிறை (மீ 1 )
தீர்வு:
Q தாமிரம் = Q நீர்
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(மீ 1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(மீ 1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(மீ 1 )(6.4) = 768
மீ 1 = 768 / 6.4
m 1 = 120 கிராம்
5. 80 ° C வெப்பநிலையில் , ஈயத்தின் தன்வெப்பம் 1400 J.kg⁻¹ C⁻¹ கொண்ட 3-கிலோகிராம் ஈயம், நீரின் தன்வெப்பம் 4200 J.kg⁻¹ C⁻¹ கொண்ட 10-கிலோகிராம் நீரில் வைக்கப்படுகிறது . வெப்பச் சமநிலையின் வெப்பநிலை 20 ° C ஆகும். நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை என்ன?
அறியப்பட்டது :
ஈயத்தின் நிறை (m 1 ) = 3 கிலோகிராம்
ஈயத்தின் தன்வெப்பம் (c 1 ) = 1400 J.kg -1 C -1
ஈயத்தின் வெப்பநிலை (T 1 ) = 80 o C
நீரின் நிறை (மீ 2 ) = 10 கிலோ
நீரின் தன்வெப்பம் (c 2 ) = 4200 J.kg -1 C -1
வெப்பச் சமநிலையின் வெப்பநிலை (T) = 20 ° C
தேவை : நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை (T 2 )
தீர்வு:
Q வெளியீடு = Q உறிஞ்சுதல்
Q ஈயம் = Q நீர்
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(60) = (42,000)(20-T)
252,000 = 840,000 – 42,000 டன்
42,000 டன் = 840,000 – 252,000
42,000 டன் = 588,000
T = 588,000 / 42,000
டி = 14
நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை 14 ° C ஆகும்.
6. 0 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 75 கிராம் நீருடன், 50 கிராம் நீர் கலக்கப்பட்டு, அக்கலவையின் வெப்பநிலை 40 ° C ஆக ஆக்கப்படுகிறது. 50 கிராம் நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை என்ன?
அறியப்பட்டது :
நீரின் நிறை 1 (மீ 1 ) = 75 கிராம்
நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை 1 (T 1 ) = 0 o C
நீரின் நிறை 2 (மீ 2 ) = 50 கிராம்
கலவையின் வெப்பநிலை (T) = 40 ° C
தேவை : நீரின் ஆரம்ப வெப்பநிலை 2 (T 2 )
தீர்வு:
குளிர்ச்சியான நீரால் வெளியிடப்படும் வெப்பம் (Q வெளியீடு ) = குளிர்ச்சியான நீரால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பம் (Q உறிஞ்சுதல் )
m 1 c (ΔT 1 ) = m 2 c (ΔT 2 )
m 1 (ΔT 1 ) = m 2 (ΔT 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T 2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 டி 2
5000 = 50 டி 2
T 2 = 100 o C
7. 200 கிராம் உலோகம் 120 ° C வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தப்பட்டு, பின்னர் 30 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள 100 கிராம் நீரில் வைக்கப்படுகிறது. வெப்பச் சமநிலையில் கலவையின் வெப்பநிலை 60 ° C ஆகும் . நீரின் தன்வெப்பம் 4200 J.kg⁻¹ ° C⁻¹ எனில் , உலோகத்தின் தன்வெப்பம் என்ன?
தீர்வு:
நிறை அலகுகளை கிராமிலிருந்து கிலோகிராமுக்கு மாற்றவும் (சர்வதேச அலகுகள்)
அறியப்பட்டது :
உலோகத்தின் நிறை (m 1 ) = 200 கிராம் = 0.2 கிலோகிராம்
உலோகத்தின் வெப்பநிலை (T 1 ) = 120 o C
நீரின் நிறை (மீ 2 ) = 100 கிராம் = 0.1 கி.கி
நீரின் வெப்பநிலை (T 2 ) = 30 o C
கலவையின் வெப்பநிலை (T) = 60 ° C
நீரின் தன்வெப்பம் (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
தேவை : உலோகத்தின் தன்வெப்பம் (c 1 )
தீர்வு:
Q வெளியீடு = Q உறிஞ்சுதல்
m 1 c 1 (ΔT 1 ) = m 2 c 2 (ΔT 2 )
(0.2)(c 1 )(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c 1 )(60) = (0.1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
1. கேள்வி: ஜோசப் பிளாக் யார்? பதில்: ஜோசப் பிளாக் என்பவர் 18 ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த ஒரு ஸ்காட்லாந்து மருத்துவர் மற்றும் வேதியியலாளர் ஆவார். இவர் மறை வெப்பம், தன் வெப்பம் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றைக் கண்டுபிடித்ததற்காக அறியப்படுகிறார்.
2. கேள்வி: மறைவெப்பம் என்றால் என்ன? பதில்: மறைவெப்பம் என்பது, ஒரு பொருள் உருகுதல் அல்லது கொதித்தல் போன்ற நிலை மாற்றத்தின் போது, அதன் வெப்பநிலையில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படாமல், அதனால் உறிஞ்சப்படும் அல்லது வெளியிடப்படும் ஆற்றலின் அளவாகும்.
3. கேள்வி: மறை வெப்பத்திற்கும் புலப்படும் வெப்பத்திற்கும் உள்ள வேறுபாடு என்ன? பதில்: புலப்படும் வெப்பம் ஒரு பொருளின் நிலையில் மாற்றம் ஏற்படாமல் அதன் வெப்பநிலையில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது, ஆனால் மறை வெப்பம் வெப்பநிலையில் மாற்றம் ஏற்படாமல் அதன் நிலையில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது.
4. கேள்வி: மறை வெப்பம் குறித்த பிளாக்கின் சோதனைகள், வெப்ப இயக்கவியல் ஆய்வில் என்ன முக்கியத்துவத்தைக் கொண்டிருந்தன? பதில்: பிளாக்கின் பணி, வெப்ப ஆற்றல் மற்றும் அதன் பாதுகாப்பு குறித்த அடித்தளப் புரிதலை அமைத்து, வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் கலோரி அளவியலில் மேலும் முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுத்தது.
5. கேள்வி: 0°C வெப்பநிலையில் உள்ள பனிக்கட்டியும் 0°C வெப்பநிலையில் உள்ள நீரும் ஏன் வெவ்வேறு அளவிலான வெப்ப ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன? பதில்: 0°C வெப்பநிலையில் உள்ள பனிக்கட்டியானது, 0°C வெப்பநிலையில் உள்ள நீராக மாறுவதற்கு உருகுதலின் உள்ளுறை வெப்பத்தை உறிஞ்ச வேண்டும். எனவே, இவ்வாறு உறிஞ்சப்பட்ட உள்ளுறை வெப்பத்தின் காரணமாக, 0°C வெப்பநிலையில் உள்ள நீரானது, அதே வெப்பநிலையில் உள்ள பனிக்கட்டியை விட அதிக வெப்ப ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.
6. கேள்வி: தன்வெப்பம் என்றால் என்ன? பதில்: தன்வெப்பம் என்பது, ஓர் அலகு நிறையுள்ள பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது கெல்வின் அளவுக்கு உயர்த்துவதற்குத் தேவைப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் அளவாகும்.
7. கேள்வி: தன்வெப்பம் குறித்த பிளாக்கின் ஆய்வு, பொருட்களின் வெவ்வேறு வெப்ப ஏற்புத்திறன்களைப் புரிந்துகொள்ள எவ்வாறு வழிவகுத்தது? பதில்: வெவ்வேறு பொருட்களின் சம நிறைகள், ஒரே வெப்பநிலை மாற்றத்தை அடைய வெவ்வேறு அளவிலான வெப்பத்தைத் தேவைப்படுத்துகின்றன என்பதை பிளாக் கண்டறிந்தார். இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, பொருட்களின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்கள் என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்தியது.
8. கேள்வி: வானிலை அமைப்புகளில் மறைவெப்பம் என்ற கருத்து ஏன் முக்கியமானது? பதில்: ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்கம் போன்ற நீரின் நிலை மாற்றங்களில் ஈடுபடும் ஆற்றலின் காரணமாக, மறைவெப்பம் வானிலை அமைப்புகளில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பங்கை வகிக்கிறது. இந்த ஆற்றல் பரிமாற்றம் வெப்பநிலை, மேக உருவாக்கம் மற்றும் வானிலை முறைகளைப் பாதிக்கிறது.
9. கேள்வி: ஜோசப் பிளாக் தனது சோதனைகளில் வெப்ப மாற்றங்களை அளவிட எந்தக் கருவியைப் பயன்படுத்தினார்? பதில்: பிளாக் தனது சோதனைகளில், உறிஞ்சப்பட்ட அல்லது வெளியிடப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவைக் கணக்கிட, வெப்ப மாற்றத்தை அளவிடும் கருவியான ஒரு எளிய கலோரிமீட்டரைப் பயன்படுத்தினார்.
10. கேள்வி: பிளாக், கார்பன் டை ஆக்சைடை (அதை அவர் “நிலைத்த காற்று” என்று அழைத்தார்) கண்டுபிடித்தது வேதியியலுக்கு எவ்வாறு பங்களித்தது? பதில்: வளிமண்டலக் காற்றிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு தனித்துவமான வாயுவாக கார்பன் டை ஆக்சைடை பிளாக் அடையாளம் கண்டது, வாயு வேதியியலின் முன்னேற்றத்தில் முக்கியப் பங்கு வகித்ததுடன், வாயுக்கள் சம்பந்தப்பட்ட வேதி வினைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் வழி வகுத்தது.
